衛星云圖、雷達回波在暴雨分析預報中的應用

范蘭艷 黃英華

摘要 針對1995年7月到2009年6月每年出現的暴雨和大暴雨的天氣，對每一次暴雨天氣過程的預報都充分利用衛星云圖及暴雨預報中所積累的實踐經驗，摸索出了利用衛星云圖、云系特征及雷達回波與天氣形勢相結合預報強降水的做法，歸納出了特大暴雨前的云場模式，提高了暴雨預報的準確率。

關鍵詞 衛星云圖；雷達回波；暴雨；應用

中圖分類號 P457.6 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）04-0226-02

暴雨突發性強，預報難度大，能夠準確預報強降水過程，對提高氣象部門的知名度和降低人們生命財產的損失具有重要作用。在預報實踐中，充分利用衛星云圖分析及暴雨研究預報中所積累的實踐經驗，摸索出了利用衛星云圖、云系特征及雷達回波與天氣形勢相結合預報強降水的做法，歸納出了特大暴雨前的云場模式，提高了對暴雨預報的準確率。1995年7月到2009年5月本站共發生5次暴雨、1次大暴雨天氣過程，都予以準確預報。現針對衛星云圖、雷達回波在暴雨分析預報中的應用進行探討。

1 利用衛星云圖與天氣形勢結合預報強降水

1.1 利用紅外及可見光云圖上云帶中特別白亮的云團預報未來24 h暴雨中心區

這對于單一變化不快的天氣系統預報效果非常好。由增強顯示云圖或亮云團中的測站在當時自動站中的1 h雨量實況可以估計暴雨的中心強度[1-2]。例如：2005年7月11日的大暴雨天氣過程具有局地性降水過程開始急、結束快、雨強大、強降水持續時間短的特點，朝陽出現了雷雨大風冰雹的強對流天氣，強降水時間是15：50—17：52，降水量為124.7 mm，根據降水量自記顯示16：00—17：00降水量達104.5 mm，16：19風速可達19 m/s，16：27—16：29降雹，冰雹直徑為8 mm。

衛星云圖顯示：副熱帶高壓邊緣西南暖濕氣流中的不穩定云系與短波槽前阻塞高壓后的南北向穩定云系相遇，構成大拐彎狀態的云系。在拐角點處有新的白亮云團發展，其位置在朝陽南部，即暴雨區的發生范圍。冷空氣南下過程比較復雜，利用云圖分析高低空急流的配置做暴雨預報，不同的地區經歷了鋒生與鋒消的過程，冷鋒中段出現了3次冷空氣的分股擴散，激發了對流性降水的出現。

1.2 利用衛星云圖[1]的急流云系特征確定高低空急流軸的位置

由700 hPa或850 hPa上的風場定出低空急流軸的位置，再根據高低空急流軸的配置（平行或交叉）的模式可以做暴雨預報。例如：2008年7月14日的局地暴雨，實況雨量本站23.3 mm，四合當和溝門子鎮雨量分別為70.5 mm和75.0 mm。紅外云圖上西南-東北走向的副熱帶急流卷云線的出現并向北伸展到華北西北部，這是急流加強的表示，這條急流卷云線即代表高空急流軸，當它和低空急流軸趨于平行時，這是暴雨可能出現的征兆。根據紅外云圖和可見光云圖相重的白亮云區，配合天氣圖上700 hPa（或850 hPa）低空急流軸的位置可以確定暴雨區的大致位置、走向和路徑。暴雨區位于低空急流軸的左側，走向與低空急流軸一致，且位于低空急流中心的前方和高空急流中心的右方高低空急流軸的區域。暴雨區的未來路徑沿著高空急流軸即云圖上急流卷云線的方向。這次暴雨在其副高邊緣的積云帶就是東南水汽輸送帶的形象反映，它在云圖上非常清楚，高低空的急流配置對于暴雨區的預報也有著一定的參考價值。

1.3 從中低緯系統的相互作用分析大暴雨的產生

朝陽大暴雨主要與中低緯系統[2]的相互作用有關，而參與中低緯系統主要是臺風與低壓。這在衛星云圖上反映清楚，故云圖是分析中低緯系統相互作用的有力工具。但由于相互作用的過程比較復雜，故又不能單純地依靠云圖，最好是衛星云圖、天氣圖和物理量分布圖綜合使用，以達到更好的暴雨預報效果。例如，1996年6月19日降水量52.8 mm，個別鄉鎮洪水成災（因為當時無雨量點），臺風減弱成低壓后往往與北方冷鋒云帶相結合，這時減弱的臺風云系加強。在臺風附近或它的北側，氣流輻合最明顯，垂直運動也最強，加之有冷暖空氣的溫度對比，而且與冷鋒相聯系的高空西風急流正好位于臺風的北方，為暴雨區提供了有利的輻散條件。因此在冷鋒云系與臺風云系相交的地方，產生強烈的降水，主要降水區位于臺風的北側或東北側[3-4]。

2 利用云系特征與天氣形勢結合預報強降水

（1）當天氣圖上出現大的降水的可能形勢時，用局地云系特征以及其他形勢場的發展演變，以確定未來24 h內本地有無強降水系統影響

（2）當降水系統已向本區移來，局地已由高云發展為中云，根據云系的宏觀物理特征，診斷云系的降水能力，做出未來24 h的雨量趨勢預報。受冷空氣和副熱帶高壓的共同影響，朝陽市在7月5日出現了入汛以來影響區域最廣、強度較大的一場區域性大到暴雨天氣過程。各鄉鎮的降水量都超過了50 mm，其中四官營子鎮降水67.3 mm。4日下午，從1次/h的衛星云圖及本地的云系發現自西南向東北方向有一降水云團緩緩移來，因此就報出了未來24 h將有一次比較大的降水過程。4日21：00大到暴雨的蹤跡顯露無疑，于是進一步明確了大到暴雨的準確落區。5日2：00大到暴雨的“先頭部隊”抵達了朝陽市的邊緣，西部地區開始降雨，緊接著本站降水開始。部分雨量站出現大雨，其中5個地方的降水量已經超過了50 mm，6：48，根據云系的宏觀物理特征，診斷云系的降水能力，作出未來6 h內還將出現20～30 mm的降水，并發布預警信號。

（3）條件允許時，用本區的常規云狀、云量資料分析云場強度，據此做出未來6～12 h暴雨落區預報（用于發布暴雨預警信號）。2003年6月9日的暴雨，實況雨量50.7 mm，就是根據（1）與（2）2點監視一個華北氣旋的活動發布了朝陽暴雨預報，2008年7月14日用本方法做了一次局地暴雨預報，均取得良好的效果。

3 利用雷達回波與天氣形勢結合預報強降水

3.1 低渦[3]的產生和發展造成大暴雨

2001年 7月4日的暴雨，雨量52.8 mm，此天氣過程是由低渦所造成，該低渦的產生和發展造成暴雨。在低渦生成階段，低渦的東北部有數塊大小不均，強度不等的回波，呈弧形排列，向北突出。在低渦的發展階段，開始形成近5條近似平行，強度不等的弧狀對流回波帶。其后隨著回波帶的迅速發展合并，形成2個主要回波帶，它們具有明顯的氣旋性旋轉特征，并進而合并為一體，成為一明顯的渦旋狀回波。同時在主要回波帶的南部，出現2～3條近似平行，長100～200 km、寬20 km或40 km左右，呈東北-西南向的對流性回波，沿高空氣流移動并不斷補充到主要回波帶內，這對于主要回波帶的發展和持續有一定的作用。與主要回波帶相對應，暴雨出現在低渦移動的右前方，即低渦的偏南氣流里，而低渦中心所經地區的雨量很大[5]。

3.2 低壓及切變線[4]造成大暴雨進行雷達回波分析

2005年7月11日的局地暴雨實況雨量本站75.1 mm。進行雷達回波監測，在鋒前暖區中出現的中尺度低壓和切變線，當有雷達回波相配合時，回波易增強發展而產生暴雨；當有雷達回波帶通過中尺度低壓及切變線時，可在低壓和切變線附近突然誘發出對流單體，發生合并，使回波強烈發展并迅速停滯，造成的局地暴雨。利用這種形勢可對局地暴雨作出短時效的估計分析。2003年6月9日的暴雨降水50.7 mm，雷達探測表明，中尺度低壓發生在鋒前暖區內，這一中尺度低壓，加強了濕空氣的上升運動和空中云雨的合并，促使了降水性質的轉化和降水量的增強。

另外，根據筆者的工作經驗，并根據觀測云的宏觀物理特征，提出一個特大暴雨前的云場模式[5]（圖1）。

第1階段不是特大暴雨所特有的云系。第2階段是大范圍大暴雨的特征云系。第3階段是大范圍特大暴雨落區位置的特征云系。以上3個階段在單站時可觀測到，而在云場分析上則最清晰，最明確。當特大暴雨云場第2階段出現時可發布大范圍大暴雨預報，平均預報時效約24 h，第3階段出現時可報特大暴雨落區，時效6～12 h。

暴雨是一種中尺度現象，它的生成是不同尺度運動系統相互作用的結果，天氣尺度系統為暴雨提供大尺度環境條件，即引起中間尺度或中尺度擾動生成，在中尺度擾動中產生暴雨團，暴雨團又由許多降水單體組成。但目前常用的方法是做好形勢預報，然后按照分型做暴雨預報。但即使大形勢報得準，如果對觸發暴雨的中尺度系統沒有抓住，仍無法預報出暴雨。因此除了上述這3種基本的方法外，還有中、小尺度系統分析、動力學診斷分析、數值模擬和數值預報等等。

4 結語

提高暴雨預報水平是預報業務面臨的一項永恒的任務，在目前的數值預報水平下，適應預報精細化要求不斷提高的形勢，以數值預報為基礎，綜合應用多種氣象信息和預報技術做出暴雨預報，使暴雨預報不漏報、不空報，并善于從預報的失誤中找出新的預報思路和方法，使暴雨預報的準確率更高。

5 參考文獻

[1] 蔣尚城.衛星云圖在暴雨分析預報中的應用[M]//暴雨文集，長春：吉林人民出版社，1978：154-171.

[2] 范蘭艷，陶林.朝陽地區罕見的秋季暴雨天氣過程分析[J].江西農業大學學報，2011（增刊）：148-152.

[3] 康艷青，曾穎，王萍，等.2015年6月8日湖南省中部大暴雨成因分析[J].現代農業科技，2015（15）：237-240.

[4] 張旭.阜新地區09年7也11日暴雨天氣過程分析[C]//遼冀蒙臨市氣象技術協作區第33屆學術交流會論文集，2009：51-53.

[5] 蔣尚城.利用衛星云圖分析中低緯系統的相互作用[M]//氣象衛星資料分析應用，北京：氣象出版社，1985：36-42.